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CATIA虚拟装配及运动仿真在汽车加速踏板控制器设计中的应用

CAT_A虚拟装配及运动仿真

在汽车加速踏板控制器设计中的应用

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口重庆交通大学子L薇晏双鹤杨维新

本文以汽车加速踏板控制器的方案设计为例，在cATIA软件中对其零 部件进行建模、虚拟装配、运动仿真等操作。对如何利用CATIA进行
虚拟装配模型的建立、实现运动仿真等进行初步探索。

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计与实际生产联系起来。通过其分析结
果，可以有针对性地修改零件的结构设

We applaynd havean jn川a el ×plora taibonu mt odeljng，Virt u(计)或a调I整零件的材料。
妻主D是％CT嚣I 中运动分析模块，它 c(a) sos n(e) m眦b的nydnm．o nt(v)i n(n) i(sg) i啪(m) s(u) I sa a(t)舛(iinot) nh ecase Ofaccelerapt ei doan I

，、ATIA作为功能强大的计算机辅助绘
\一，图软件，集设计、分析、制造于一
体。现在已经广泛应用于汽车制造业。
在进行汽车构件产品的方案设计时，它
不仅可以方便快捷地绘制产品外型，而
且还可以进行产品的机构运动与装配分
析，对零部件进行动态仿真分析，有效
缩短了开发周期、提高设计的质量、降
低开发费用。

虚拟装配及运动仿真的基本原理
虚拟装配是一种零件模型按约束关
系进行重新定位的过程，根据产品设计
的形状特性、精度特性．真实地模拟产
品三维装配过程，并允许用户以交互方
式控制产品的三维真实模拟装配过程。
实现三维设计过程与实际零部件的设计
制造、装配过程的高度统一，是有效分
析产品设计合理性的一种手段。虚拟装
配过程，可以发现设计、制造中可能出
现的问题，在产品实际生产前就采取措
施．保证产品的一次性成功．从而降低
生产成本、缩短产品开发周期。
运动仿真是指通过构建运动机构模
型．分析其运动规律，进行机构的干

万方数据


的运动机构仿真分析。

虚拟装配及运动仿真模型的建立
零部件模型的建立，是对构件进行虚
拟装配及运动仿真的基础。常用的建模方 法有两种：正向实体模型与逆向实体模 型。前者主要用于结构较为简单、尺寸确
定的情况，后者主要用于尺寸不易确定或
曲面造型的情况。本例中汽车加速踏板控 制器的零部件结构较为简单，所以直接根
据其预定尺寸建模即可，且这样制作的模
型。与实物之间的偏差比较小。
对于汽车加速踏板控制器而言，需要 建立的主要零部件模型如图1所示。

虚拟装配
本文所设计的汽车加速踏板控制器， 在电位器与踏板之间采用齿轮齿扇传递
动力。通过CATlA装配设计(Assembl Design)单元对其进行虚拟装配。
虚拟装配中，零部件是被装配调用
的，而不是被复制到装配件中。所以在
零件设计模块中。或是在装配模块中修
改零件的几何参数。都会引起彼此的参
数变化。建议不要依赖于使用约束进行
装配，而是使用快速移动命令对零件进

《汽车与配件》技术与市场APT(№12)20。8 —

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行定位。如有必要用约束装配时，也可 以在定位完成后，删除约束，然后把组
件固定在一起。有些零件虽然是装配关
系，但它们的相对位置是固定不变的，
或一个零件的位置、形状等需要参考其 它零件设计。这种情况下，最佳的方案 是直接把零件画在需要的位置上，这样
既不用定位也不用约束，简洁美观。
在设计开始之前，最好将整个设计

多个种类的运动副或者通过自动转换机
械装配约束条件而产生的运动副，依照
I已乏在汽车构件产品设 动学的原理，以约束自由度的方式， －(匕)_(■由)中， Cc △ATTl △l虚A} 西建机构，，对对各机的构机进构仃运动

及运动仿真模块，是一种具 有高效性、可靠性和合理性 的辅助设计工具。
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可以通过与其它DMu产品的集成做更多
复杂组合的运动仿真分析。
运动分析模型的建立与模型的虚拟

过程做一个规划。根据此次设计的情况
划分好层次。要尽量划分的合理详细．
依次创建好若干空白零件。建立好后，
绘制出一个空的结构树。要设计的部分
一应俱全。之后，对各个空文件进行填
充，而无须再新插入零件。这样的设
计条理清晰，层次分明，并可以编写属
性。也便于以后的提取。
虚拟装配模型可以使设计人员对未
来即将加工出来的产品有一个整体、直
观的认识，并为后续的DMU等工作打下
基础。汽车加速踏板控制器在AssembIy
Design单元中的虚拟装配结果如图2所
示，加速踏板控制器传动部分的虚拟装
配如图3所示。
CATIA数字模型组装(FIT：DMU
Fitting)单元，可以记录产品构件组装时
零件的装配路径，分析组装零件时。移
动零件所需求的动态空间。还可以检查
零件间的干涉情况，自动找出零件的装
配路径并帮助标识和确定装配件的拆卸
路径。通过模拟产品构件安装／拆卸过程
的可行性来校验原始设计的合理性。
以加速踏板控制器传动箱体部分为
例．数字模型组装模拟过程如图4所示。
在此过程可以清楚地看到各个传动齿轮、
齿轮轴的安装／}斥卸顺序及安装位置。
CATIA数字模型运动分析(KIN：
DM UK inemafics)单元．通过调用已有的

200卜 2f№7．12)A町技术与市蝎g汽车与重件》
万方数据

装配有着密切关系。运动分析模块是不
具备定位功能的，所以需要预先设想好
零部件之间所选用的接头方式及各个零
件的驱动方式，将其位置放置好，再进
入KlN创建接头及定义驱动件。并应注
意当某两个零件间有新的约束条件定义
时。先点击的零件以随后点击的零件为
基准，做出相应位置变化。
汽车加速踏板控制器的运动模拟 (SimuI Wajf tiChoonmmand)过程如图5所 示。通过两组齿轮接头，完成了从踏板
到电位器的动力传递的运动模拟过程，
同时对机构进行了运动干涉分析。如果
有干涉，干涉部位在图中会以黑色轮廓 线显示，同时会自动标注出干涉数据。
结论
通过在汽车加速踏板控制器的开发 过程中．应用CATIA进行建模、虚拟装 配、运动仿真等过程，有效的减少了设 计失误率．并大大的缩短了设计周期。 在设计过程中对模型的不断验证与修 改。使得大部分的设计错误都得以及时 更正，从而优化了零部件设计，提高了 新产品设计的可装配性，避免了可能存 在的碰撞与干涉。由此可见。在汽车构
件产品设计中。CATlA虚拟装配及运动
仿真模块，是一种具有高效性、可靠性
和合理性的辅助设计工具。APT

CAITA虚拟装配及运动仿真在汽车加速踏板控制器设计中的应
用
作者： 孔薇， 晏双鹤， 杨维新
作者单位： 重庆交通大学
刊名： 汽车与配件
英文刊名： AUTOMOBILE & PARTS
年，卷(期)： 2008(27)

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